Generalisasi terbesar dalam kompleks ilmu bumi (geologi, geografi, geokimia, biologi) adalah doktrin biosfer, yang diciptakan oleh ilmuwan Rusia V. I. Vernadsky. Memulai aktivitas ilmiahnya (sebagai ahli geologi) dengan mempelajari batuan sedimen di kerak bumi, V. I. Vernadsky mengungkapkan peran besar organisme hidup dalam proses geokimia kompleks planet kita. Pada tahun 1926, bukunya Biosphere diterbitkan. Karya ini secara mendalam menganalisis hubungan kompleks antara organisme hidup dan sifat mati Bumi. Karyanya agak di depan waktunya. Baru pada paruh kedua abad ke-20, dengan latar belakang masalah lingkungan yang semakin parah, teorinya tentang biosfer menyebar luas.
Elemen penting dari ajaran V. I. Vernadsky tentang biosfer adalah gagasan tentang ketergantungan erat biosfer pada aktivitas manusia dan pelestariannya sebagai hasil dari sikap manusia yang masuk akal terhadap alam. Ilmuwan itu menulis:
Kemanusiaan secara keseluruhan menjadi kekuatan geologis yang kuat. Di hadapannya, sebelum pemikiran dan karyanya adalah pertanyaan tentang restrukturisasi biosfer untuk kepentingan umat manusia yang berpikiran bebas secara keseluruhan. Keadaan baru biosfer ini, yang kita dekati tanpa menyadarinya, adalah noosfer. satu
Saat ini, doktrin biosfer adalah bagian terpenting dari ekologi, yang terkait langsung dengan masalah pengaturan interaksi antara manusia dan alam.
Istilah "biosfer" pertama kali digunakan oleh J. B. Lamarck pada awal abad ke-19. Belakangan, disebutkan dalam karya ahli geologi Austria E. Suess pada tahun 1875. Namun, konsep ini tidak dikembangkan secara mendetail oleh para ilmuwan ini, tetapi digunakan secara santai untuk menunjukkan wilayah kehidupan di Bumi. Hanya dalam karya V. I. Vernadsky yang dianalisis secara detail dan cermat, dan dipahami sebagai "cangkang kehidupan" di planet kita.
Lingkungan sebut totalitas semua organisme hidup di planet kita dan area cangkang geologis Bumi yang dihuni oleh makhluk hidup dan telah terpapar pengaruhnya selama sejarah geologis.
Batas-batas biosfer. Organisme hidup tidak terdistribusi secara merata di cangkang geologis Bumi: litosfer, hidrosfer, dan atmosfer(Gbr. 1). Oleh karena itu, biosfer sekarang mencakup bagian atas litosfer, seluruh hidrosfer, dan bagian bawah atmosfer.
Beras. satu.Luas persebaran organisme di biosfer:1 - tingkat lapisan ozon, menunda keras radiasi ultraviolet; 2 - perbatasan salju; 3 - tanah; 4 - hewan yang hidup di gua; 5 - bakteri dalam minyak sumur
Litosfer adalah cangkang padat terluar Bumi. Ketebalannya bervariasi antara 50–200 km. Distribusi kehidupan di dalamnya terbatas dan menurun tajam seiring kedalaman. Sebagian besar spesies terkonsentrasi di lapisan atas, yang tebalnya beberapa puluh sentimeter. Beberapa spesies menembus hingga kedalaman beberapa meter atau puluhan meter (hewan penggali - tahi lalat, cacing; bakteri; akar tumbuhan). Kedalaman terbesar di mana beberapa jenis bakteri ditemukan adalah 3–4 km (di air tanah dan cakrawala yang mengandung minyak). Penyebaran kehidupan ke kedalaman litosfer terhalang oleh berbagai faktor. Penetrasi tanaman tidak mungkin karena kurangnya cahaya. Untuk semua bentuk kehidupan, kerapatan medium dan suhu, yang meningkat seiring kedalaman, juga merupakan hambatan yang signifikan. Rata-rata kenaikan suhu sekitar 3 ° C untuk setiap 100 m, itulah sebabnya kedalaman tiga kilometer dianggap sebagai batas bawah distribusi kehidupan di litosfer (suhunya mencapai sekitar +100 ° C).
Hidrosfer- cangkang air Bumi, merupakan kumpulan lautan, laut, danau, dan sungai. Berbeda dengan litosfer dan atmosfer, ia sepenuhnya dikuasai oleh organisme hidup. Bahkan di dasar Samudera Dunia, di kedalaman sekitar 12 km, ditemukan berbagai jenis makhluk hidup (hewan, bakteri). Namun, sebagian besar spesies menghuni hidrosfer dalam jarak 150–200 m dari permukaan. Ini disebabkan oleh fakta bahwa cahaya menembus hingga kedalaman seperti itu. Dan akibatnya, di cakrawala yang lebih rendah, keberadaan tumbuhan dan banyak spesies yang bergantung pada tumbuhan untuk nutrisi menjadi tidak mungkin. Penyebaran organisme di kedalaman yang luar biasa dipastikan dengan "hujan" kotoran yang terus-menerus, sisa-sisa organisme mati yang jatuh dari lapisan atas, serta pemangsaan. Hidrobion hidup di air tawar dan air asin dan dibagi menjadi 3 kelompok menurut habitatnya:
1) plankton - organisme yang hidup di permukaan badan air dan bergerak secara pasif karena pergerakan air;
2) nekton - aktif bergerak di kolom air;
3) benthos - organisme yang hidup di dasar badan air atau menggali ke dalam lumpur.
Suasana- cangkang gas Bumi, yang memiliki komposisi kimia tertentu: sekitar 78% nitrogen, 21% oksigen, 1 - argon, dan 0,03% karbon dioksida. Biosfer hanya mencakup lapisan atmosfer terendah. Kehidupan di dalamnya tidak dapat ada tanpa hubungan langsung dengan litosfer dan hidrosfer. Tinggi tanaman berkayu besar mencapai beberapa puluh meter, menempatkan tajuknya ke atas. Hewan terbang menjulang ratusan meter - serangga, burung, kelelawar. Beberapa spesies burung pemangsa naik 3-5 km di atas permukaan bumi, mencari mangsanya. Akhirnya, arus udara yang naik secara pasif membawa bakteri, spora tanaman, jamur, dan benih ke atas puluhan kilometer. Namun, semua organisme terbang yang terdaftar atau bakteri yang masuk hanya sementara berada di atmosfer. Tidak ada organisme yang secara permanen hidup di udara.
Batas atas biosfer dianggap sebagai lapisan ozon yang terletak pada ketinggian 30 hingga 50 km di atas permukaan bumi. Ini melindungi semua kehidupan di planet kita dari radiasi matahari ultraviolet yang kuat, menyerap sebagian besar sinar ini. Di atas lapisan ozon, tidak mungkin ada kehidupan.
Dengan demikian, bagian utama dari spesies organisme hidup terkonsentrasi pada batas-batas atmosfer dan litosfer, atmosfer dan hidrosfer, membentuk "lapisan tipis kehidupan" yang relatif di permukaan planet kita.
Struktur dan fungsi biosfer. Lingkungan - ini sistem ekologi global, terdiri dari banyak ekosistem dengan peringkat lebih rendah, biogeocenosis, yang interaksinya satu sama lain menentukan integritasnya. Memang, biogeocenosis tidak ada secara terpisah - ada hubungan dan hubungan langsung di antara keduanya. Misalnya, dalam biogeocenosis akuatik, mineral dan zat organik dibawa dari ekosistem darat oleh angin, hujan, dan air yang mencair. Mungkin ada perpindahan organisme dari satu biogeocenosis ke biogeocenosis lainnya (misalnya, migrasi hewan musiman). Dan terakhir, setiap orang dipersatukan oleh atmosfer bumi, yang berfungsi sebagai reservoir bersama bagi makhluk hidup. Ia menerima oksigen (dilepaskan oleh tanaman selama fotosintesis) dan karbon dioksida (terbentuk selama respirasi organisme aerobik). Tumbuhan dari semua ekosistem menarik karbon dioksida dari atmosfer, yang mereka butuhkan dalam proses fotosintesis, dan semua organisme yang bernapas menerima oksigen.
Keberadaan biosfer didasarkan pada sirkulasi zat yang terus menerus, yang basis energinya adalah sinar matahari (Gbr. 2).
Beras. 2.Skema siklik biogeokimia di biosfer. Di kanandalam diagram, bagian tanah soddy-podzolic di bawah termasuk jenis pohon jarum hutan
Peredaran zat di alam antara benda hidup dan benda mati adalah salah satu ciri biosfer yang paling khas. Siklus biologis adalah migrasi biogenik atom dari lingkungan menjadi organisme dan dari organisme ke lingkungan. Biomassa juga melakukan fungsi lain:
1) gas - pertukaran gas konstan dengan lingkungan luar karena respirasi organisme hidup dan fotosintesis tumbuhan;
2) konsentrasi - migrasi biogenik konstan atom ke dalam organisme hidup, dan setelah kematiannya - ke alam mati;
3) redoks - pertukaran materi dan energi dengan lingkungan luar. Selama disimilasi, zat organik dioksidasi, selama asimilasi, energi ATP digunakan;
4) biokimia - transformasi kimia dari zat yang menjadi dasar kehidupan organisme.
